单片机课件第一章课件(基础知识)

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1、单片机课件第一章课件(基础知识) 本章分为5节，主要介绍1.1电子计算机的发展概述1.2单片机的发展过程及产品近况1.3单片机的特点及应用领域1.4单片机应用系统开发简介1.5单片机应用系统开发简介1.1电子计算机的发展概述1.1.1电子计算机的问世及其经典结构1946年2月月15日日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。 ，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。 ENIACENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算。 功耗150kw/h，占地170m2，造价，造价100万美元与现代的计算机相比，有许多不足，但它

2、的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。 对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。 匈牙利籍数学家冯冯诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。 在方案的设计上做出了重要的贡献。 1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。 (EDVAC-ELECTRONIC DISCRETEVARIABLEAUTOMATIC PUTER)电子计算机技术的发展

3、，相继经历了五个时代电子管计算机；晶体管计算机；集成电路计算机；大规模集成电路计算机；超大规模集成电路计算机。 电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代电子管计算机；晶体管计算机；集成电路计算机；大规模集成电路计算机；超大规模集成电路计算机。 计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。 诺依曼提出的计算机的经典结构框架。 微型计算机系统硬件微型计算机（主机）微处理器(CPU)软件外围设备运算器控制器运算器控制器主存储器(内存)RAMROM外部设备辅助设备输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪)输出设备(显示器、打印机、绘图仪、)辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)输入/输出接口(PIO

4、、SIO、CTC、ADC、DAC)(I/O接口)总线(AB、DB、CB)系统软件(操作系统，、编译程序，故障诊断,监控程序(操作系统，、编译程序，故障诊断,监控程序)应用软件(科学计算，工业控制，数据处理(科学计算，工业控制，数据处理)程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)电源电路时钟电路电源电路时钟电路1.1.2微型计算机的组成及其应用形态 一、微型计算机的组成1971年1月，INTEL公司的特德霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。 其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，1.1.2微型计算机的组成及其应用形态 一、微型计算机的组成

5、1971年1月，INTEL公司的特德霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。 其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为及一些寄存器，称为微处理器（即Intel4004）。 （即Intel4004）。 4004微处理器微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型计算机接口电路组成微型计算机。 各部分通过地址总线（AB）、数据总线（）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连（三种总线的作用数据总线宽度，地址总线宽度。 ）。 ）相连（三种总线的作用数据总线宽度，地址总线宽度。 ）

6、。 二、微型计算机的应用形态从应用形态上，微机可以分成三种多板机（系统机）将多板机（系统机）将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。 各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。 各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。 硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。 工业PC机机也属于多板机。 单板机将单板机将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简

7、单的芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。 中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。 单板机单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。 早期主要用于微型计算机原理的设备简单，软件资源少，使用不方便。 早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统简单的测控系统，现在已很少使用。 单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机单芯片微型计算机，即单片机。 三种应用形态的比

8、较单板机单片机系统机（多板机）系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计等广泛领域。 ）属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计等广泛领域。 单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。 单片机）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。 单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。 其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。 1.2单片机的发展

9、过程及产品近况1.2.1单片机的发展过程单片机技术发展过程可分为三个主要阶段1.2.1单片机的发展过程单片机技术发展过程可分为三个主要阶段单芯片微机形成阶段1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。 系列单片机。 8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。 特点是存储器容量较小，寻址范围小（不大于存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。 性能完善提高1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机系列单片机8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个个16位定时/计

10、数器。 寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。 ，并有控制功能较强的布尔处理器。 特点是结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。 现在，结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。 现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。 特点是片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。 片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。 “微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。 1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。 芯片内集成系列单片机。 芯片内集成16位CPU、8K字节ROM、2

11、32字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、个全双工串行口、2个16位定时/计数器。 寻址范围64K。 片上还有。 片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。 1.2.2单片机产品近况ATMEL公司融入1.2.2单片机产品近况ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；Philips公司的80C 51、80C552系列；华邦公司的W78C 51、W77C51存储器技术的AT89系列；Philips公司的80C 51、80C552系列；华邦公司的W78C 51、W77C51高速低价系列；ADI公司的ADC8xx系列；ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列；LG公

12、司的GMS90/97ADC系列；LG公司的GMS90/97低压高速系列；Maxim公司的DS89C420系列；Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；Cygnal公司的C8051F系列高速系列；Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，主流地位已经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有的主要产品有非非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要产品有系列的主要产品有Intel的MCS-96系列16位

13、单片机；位单片机；Microchip的PIC系列RISC单片机；单片机；TI的MSP430F系列16位位低功耗单片机。 1.3单片机的特点及应用领域1.3.1单片机的特点近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编程ISP）等方面都有了进一步的增强。 近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编程ISP）等方面都有了进一步的增强。 控制性能和可靠性高实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O端口直接

14、进行操作，实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O端口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。 另外，由于CPU、存储器及I/O接口更是其它计算机无法比拟的。 另外，由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。 体积小、价格低、易于产品化单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产

15、品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到8个或更少。 从而使应用系统的个或更少。 从而使应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方便。 印制板减小、接插件减少、安装简单方便。 1.3.2单片机的应用领域智能仪器仪表单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。 如单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。